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mbr污水處理工藝
來源: | 作者:200985930380911 | 發布時間: 2905天前 | 2752 次瀏覽 | 分享到:
膜生物反應器(MBR)已經引起了廣泛的關注,是近年來污水處理及回用領域的新技術之一。綜述了膜生物反應器水處理技術在國內外的應用及研究進展,分析了膜組件性能、混合液特性與操作參數等方面對膜污染形成的影響,指出了預防和控制膜污染的措施,其中包括膜組件自身優化設計、改善工藝運行條件及其膜污染的清洗,最后展望了膜生物反應器技術的前景。


MBR膜技術在國內污水處理中的研究及應用


    我國對膜生物反應器的研究發展速度很快。1991年對膜生物反應器的應用進行的綜述,介紹了MBR在日本的研究狀況,這是我國學者對膜生物反應器做的較早的報道。隨后,眾多學者進行了中空纖維超濾膜在生物技術中的應用研究。1995年,樊耀波將MBR用于石油化工污水凈化的研究,研制出一套實驗室規模的好氧分離式MBR。


    膜過濾設備從1995年以來,我國對膜生物反應器污水處理技術的研究工作開始全面展開,多家科研院所進行了此方面的研究,清華大學、哈爾濱工業大學、中國科學院生態環境研究中心、天津大學、同濟大學等對膜生物反應器的運行特性、膜通量的影響因素、膜污染的防止與清洗等方面做了大量細致的研究工作。2000年,顧平采用國產中空纖維膜對生活污水做了中試規模的MBR研究,結果表明:MBR工藝出水懸浮物為零,細菌總數優于飲用水標準,COD和氨氮的去除率都高于95%,出水可直接回用。2001年,張立秋等對一體式MBR處理生活污水的主要設計參數HRT、SRT等進行了理論推導,為實際工程設計提供了參考,并對膜堵塞機理進行了深入研究探討,提出了膜內部生物堵塞的存在。


   雖然,我國在MBR技術的研究探討方面取得了顯著的成績,但是同日本、英國、美國等國家相比,我國的研究試驗水平還比較落后,由于國產膜組件的種類較少,膜質量較差,壽命通常較短,因此在實際應用中存在一定的問題。雖然在我國膜生物反應器用于處理生活污水已有應用,但到目前為止,設計完善、運行良好的應用膜生物反應器的生活污水處理廠還未見報道。


MBR膜工藝的分類


膜生物反應器主要是由膜組件和生物反應器的兩個部分的組成。基于膜組件與生物反應器的組合方式可將膜生物反應器分為以下三種類型:分置式膜生物反應器、一體式膜生物反應器和復合式膜生物反應器。


1、分置式膜生物反應器


    膜過濾設備分置式膜生物反應器是指膜組件與生物反應器分開設置,相對獨立,膜組件與生物反應器通過泵與管路相連接。


    該工藝膜組件和生物反應器各自分開,獨立運行,因而相互干擾較小,易于調節控制,而且,膜組件置于生物反應器之外,更易于清洗更換。但其動力消耗較大,加壓泵提供較高的壓力,造成膜表面高速錯流,延緩膜污染,這是其動力費用大的原因,每噸出水的能耗為2——10kWh,約是傳統活性污泥法能耗的10——20倍,因此能耗較低的一體式膜生物反應器的研究逐漸得到了人們的重視。


2、一體式膜生物反應器


    膜過濾設備一體式膜生物反應器起源于日本,主要用于處理生活污水,近幾年,一些歐洲國家也熱衷于研究和應用。一體式膜生物反應器是將膜組件直接放置在生物反應器中,有時又稱為淹沒式膜生物反應器(SMBR),依靠重力或水泵抽吸產生的負壓或真空泵作為出水動力。一體式膜生物反應器工藝流程如圖2所示。該工藝由于膜組件置于生物反應器之中,減少了處理系統的占地面積,而且該工藝用抽吸泵或真空泵抽吸出水,動力消耗費用遠遠低于分置式膜生物反應器,每噸出水的動力消耗約是分置式的1/10。如果采用重力出水,則可完全節省這部分費用。但由于膜組件浸沒在生物反應器的混合液中,污染較快,而且清洗起來較為麻煩,需要將膜組件從反應器中取出。


3、復合式膜生物反應器


   復合式膜生物反應器也是將膜組件置于生物反應器之中,通過重力或負壓出水,但生物反應器的型式不同#復合式MBR,是在生物反應器中安裝填料,形成復合式處理系統。


   膜過濾設備在復合式膜生物反應器中安裝填料的目的有兩個:一是提高處理系統的抗沖擊負荷,保證系統的處理效果;二是降低反應器中懸浮性活性污泥濃度,減小膜污染的程度,保證較高的膜通量。


   MBR膜復合式膜生物反應器中,由于填料上附著生長著大量微生物,能夠保證系統具有較高的處理效果并有抵抗沖擊負荷的能力,同時又不會使反應器內懸浮污泥濃度過高,影響膜通量。


MBR工藝的特點


1、對污染物的去除效率高


    MBR對懸浮固體(SS)濃度和濁度有著非常良好的去除效果。由于膜組件的膜孔徑非常小,可將生物反應器內全部的懸浮物和污泥都截留下來,其固液分離效果要遠遠好于二沉池,MBR膜對SS的去除率在99%以上,甚至達到100%;濁度的去除率也在90%以上,出水濁度與自來水相近。


    由于膜組件的高效截留作用,將全部的活性污泥都截留在反應器內,使得反應器內的污泥濃度可達到較高水平,最高可達40——50g/L。這樣,就大大降低了生物反應器內的污泥負荷,提高了MBR對有機物的去除效率,對生活污水COD的平均去除率在94%以上,BOD的平均去除率在96%以上。


    MBR膜同時,由于膜組件的分離作用,使得生物反應器中的水力停留時間(HRT)和污泥停留時間(SRT)是完全分開的,這樣就可以使生長緩慢、世代時間較長的微生物(如硝化細菌)也能在反應器中生存下來,保證了MBR除具有高效降解有機物的作用外,還具有良好的硝化作用。研究表明,MBR在處理生活污水時,對氨氮的去除率平均在98%以上,出水氨氮濃度低于1mg/L。


    此外,選擇合適孔徑的膜組件后,MBR對細菌和病毒也有著較好的去除效果,這樣就可以省去傳統處理工藝中的消毒工藝,大大簡化了工藝流程。


    另外,在DO濃度較低時,在菌膠團內部存在缺氧或厭氧區,為反硝化創造了條件。僅采用好氧MBR工藝,雖然對TP的去除效率不高,但如果將其與厭氧進行組合,則可大大提高TP的去除率。研究表明,采用A/O復合式MBR工藝,對TP的去除率可達70%以上。


2、具有較大的靈活性和實用性


    在城市污水或工業廢水處理中,傳統的處理工藝(格柵+沉砂池+初沉池+曝氣池+二沉池+消毒池)流程較長,占地面積大,而出水水質又不能保證。而MBR工藝(篩網過濾+MBR)則因流程短、占地面積小、處理水量靈活等特點,而呈現出明顯優勢。MBR的出水量根據實際情況,只需增減膜組件的片數就可完成產水量調整,非常簡單、方便。


    對于傳統的活性污泥法工藝中出現的污泥膨脹現象,MBR由于不用二沉池進行固液分離,可以輕松解決。這樣,就大大減輕了管理操作的復雜程度,使優質、穩定的出水成為可能。


   同時,MBR工藝非常易于實現自動控制,提高了污水處理的自動化水平。


3、解決了剩余污泥處置難的問題


   剩余污泥的處置問題,是污水處理廠運行好壞的關鍵問題之一。MBR工藝中,污泥負荷非常低,反應器內營養物質相對缺乏,微生物處在內源呼吸區,污泥產率低,因而使得剩余污泥的產生量很少,SRT得到延長,排除的剩余污泥濃度大,可不用進行污泥濃縮,而直接進行脫水,這就大大節省了污泥處理的費用。有研究得出,在處理生活污水時,MBR最佳的排泥時間在35d左右。


   由上述可知,MBR工藝所具有的優越性,是目前其他處理工藝無法比擬的該工藝在城市污水或生活污水處理、高濃度有機廢水、難降解有機廢水以及中水回用等方面都具有廣闊的應用前景。


解析膜生物反應器處理工藝設施


1、處理工藝流程:


↓空氣↓消毒劑


原水→調節池→預處理→膜生物反應器→消毒→中水↓污泥


2、設計選用要點:


1)中水處理流程是由各種污水處理單元優化組合而成,通常包括三個部分:


(1)預處理:格柵、調節池。


(2)主處理:絮凝沉淀或氣浮、生物處理、膜分離、土地處理等。


(3)后處理:過濾(砂、活性炭)、消毒等。


其中預處理、后處理在上述流程中一般基本相同。主處理工藝則需根據不同要求進行選擇2)采用膜處理工藝(膜分離、膜生物反應器等)時,應設計可靠的預處理工藝單元及膜的清洗設施,以保證膜系統的長期穩定運行。


3)采用新的工藝流程,必須經過試驗或實踐檢驗,并能提出相應的評審、鑒定、驗收意見和該工藝處理效果、效率、水質檢驗報告資料。


4)當含有糞便污水的排水作中水水源時,為防止較多的固體懸浮物賭塞原水收集管道,或帶入中水處理系統,原水應經化糞池預處理。


5)中水用于水景、采暖、空調、冷卻用水等其他用途時,如采用的處理工藝達不到相應的水質標準,應增加深度處理設施,如活性炭、臭氧、超濾或離子交換處理等。


6)中水處理產生的沉淀污泥、活性污泥和化學污泥,應采取妥善處理措施,當污泥量較小時可排至化糞池處理,污泥量較大的中水處理站,可采用機械脫水裝置或其他方法進行處理。


    膜生物反應器是由膜分離和生物處理結合而成的一種新型、高效污水處理技術。工業含氮廢水其脫氮機理包括硝化作用和反硝化作用兩個基本過程。硝化作用是指由氨氮轉化為硝態氮的過程,該過程主要依靠亞硝化細菌和硝化細菌兩類好氧自養菌來完成。


    創潔mbr膜技術首先通過活性污泥來去除水中可生物降解的有機污染物,然后采用膜組件強制截留生物反應器中的活性污泥以及絕大多數的懸浮物,實現凈化后水和活性污泥固液分離,由此強化了生化反應,提高了污水處理效果和出水水質。


    MBR處理工藝對氮肥行業廢水中COD處理效果明顯,其生化菌種養生馴化階段較短,從第3天即顯現穩定的效果;穩定處理階段、正常運行階段均能保持較高的COD去除率,去除率基本在90%以上;出口COD平均控制在30mg/L以下。


3、與相關產品的比較


1)處理工藝及特點比較


(1)氣浮—過濾處理工藝流程


原水→格柵→調節池→混凝氣浮→過濾→消毒→中水a.技術特點:物化處理方法,無生物的培養和維護問題。設備體積小,占地省,可間隙運行,管理方便。


b.適用范圍:原水的有機物濃度較低(CODcr≤100mg/L,BOD5≤50mg/L,LAS≤4mg/L)、住房率浮動較大或間歇性使用的建筑物,特別適用于季節性旅游高檔公寓、賓館的洗浴廢水。


(2)生物接觸氧化處理工藝流程


原水→格柵→調節池→生物接觸氧化→沉淀→過濾→消毒→中水a.技術特點:生物接觸氧化是一種成熟實用的處理工藝。它對原水適應性強,經濟實用,運行管理方便,對操作管理水平的要求較低。


b.適用范圍:該工藝適用范圍較廣,對于雜排水、生活污水和二級出水均適用。


(3)膜生物反應器處理工藝流程


原水→調節池→預處理→膜生物反應器→消毒→中水a.技術特點:膜生物反應器是在活性污泥法的曝氣池中設置微濾膜,用微濾膜替代二沉淀和后續的過濾裝置,將生化與物化處理在同一池內完成,并對原水中的細菌和病毒具有一定的阻隔作用。該工藝具有耐沖擊負荷能力強、有機污染物去除效率高、出水水質好、結構緊湊占地少、污泥產量少、自動化管理程度高等優點。


b.適用范圍:膜生物反應器主要應用在以生活污水和有機物濃度較高的雜排水為原水的中水系統。


2)經濟分析


(1)中水工程的經濟情況與中水工程的規模有直接的關系。處理規模大,單位立方污水處理投資指標和運行成本相對較低,容易取得較好的經濟效益。


(2)中水工程建設費用和運行成本


4、施工、安裝要點:


1)施工、安裝、驗收及管道試壓、鋼筋混凝土構筑物滲漏試驗按現行GB50141、GB50242、GB50268等規范執行。


2)處理設備的管道應安裝平直、布局合理、無滲漏。管道安裝及連接應符合有關規范的規定。污水泵的安裝應平穩、牢固,運行時不得有異常振動。


5、工程標準


《建筑給水排水及采暖工程施工質量驗收規范》


《給水排水構筑物施工及驗收規范》


《給排水管道工程施工及驗收規范》




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